DE930190C - Speed control device for steam or gas turbine with electric generator - Google Patents

Description

In Kraftanlagen, in denen ein durch eine Dampfoder Gasturbine getriebener elektrischer Stromerzeuger an ein Leitungsnetz angeschlossen ist, das seine elektrische Energie auch durch andere Maschinen als durch diesen Stromerzeuger erhält, besteht 'häufig die Bedingung, daß der betreffende Stromerzeuger eine konstante Leistung an das Netz abgeben soll, unabhängig von kleineren Änderungen der Periodenzähl. Solche Änderungen dürfen mit anderen Worten nicht durch die Regelungsvorrichtung an das Einlaßventil der Turbine übertragen werden. Andererseits aber besteht auch die Bedingung, daß der Stromerzeuger im Bedarfsfälle selbsttätig eingreifen soll, um einer Erhöhung oder einer Herabsetzung des Bedarfes an elektrischer Energie schnell Rechnung zu tragen. Um den Stromerzeuger imstande zu setzen, diesen beiden Bedingungen zu genügen, ist es schon vorgeschlagen worden, den Drehzahlregler der aus dem Stromerzeuger und der dazugehörigen Turbine bestehenden Maschine mit einer Indifferenzvorrichtung, wie z. B. einer zusätzlichen Federbelastung, zu versehen, die den Ausschlag des Drehzahlreglers innerhalb eines gewissen Frequenzgebietes, vorzugsweise zu beiden Seiten der normalen Periodenzahl, unverändert aufrechterhält.In power plants in which an electric power generator driven by a steam or gas turbine is connected to a network, which also receives its electrical energy from others Machines than received by this generator, there is often the condition that the relevant Power generator should deliver constant power to the grid, regardless of minor changes the period count. In other words, such changes may not be made by the control device be transmitted to the inlet valve of the turbine. On the other hand, there is also the condition that the power generator should intervene automatically if necessary to an increase or to quickly take account of a reduction in the demand for electrical energy. Around It has already been proposed to enable the generator to satisfy these two conditions been, the speed controller of the generator and the associated turbine existing machine with an indifference device, such as. B. an additional spring load, to provide the deflection of the speed controller within a certain frequency range, preferably on both sides of the normal number of periods, maintained unchanged.

Es: hat sich herausgestellt, daß es von Bedeutung ist, diese Indifferenzvorrichtung schnell ein- und ausischalten zu können. Hierdurch wird verhindert, daß die Maschine durchgeht, wenn sie aus irgend-It: has been found to matter is to be able to switch this indifference device on and off quickly. This prevents that the machine will run away if it is

welcher Ursache vom Netz abgeschaltet wird. Das Durchgehen kann nämlich ein Anhalten der Maschine verursacht; wertvolle Zeit geht dann verloren, ehe die Maschine wieder Energie abgeben kann.which cause is disconnected from the grid. Going through can stop the Machine causes; Valuable time is then lost before the machine emits energy again can.

In der Zeichnung stellt
Fig. ι eine beispielsweise Ausführungsform einer Regelungsvorriehtung gemäß der Erfindung im Schnitt, und zwar hauptsächlich schematisch dar, ίο währendIn the drawing represents
Fig. Ι an example embodiment of a Regelvorriehtung according to the invention in section, mainly schematically, ίο during

Fig. 2 eine Kennlinie der Regelungsvorrichtung zeigt.Fig. 2 shows a characteristic of the control device.

Die Welle der nicht dargestellten Maschine (z. B. eines Turbogenerators) ist bei ι angedeutet. Diese Welle treibt das Schraubenrad 2, das auf einen hülsenförmigen, senkrecht angeordneten Körper 3 festgekeilt ist, der auf nicht dargestellte Weise drehbar gelagert ist und an seinem oberen Ende das· Gehäuse 4 eines Drehzahlreglers trägt. Die federbelasteten Pendelgewichte 5 dieses-Reglers wirken auf die durch die Hülse 3 frei geführte Spindel 6 eines (inneren) Reglerschiebers 7, der somit sowohl drehbar als auch verschiebbar ist. der Schieber 7 wirkt mit einem längs verschiebbar, nicht aber drehbar angeordneten äußeren Schieber S zusammen, der auf der anderen Seite mit den Druckölleitungen 9 und 10 zusammenwirkt. Die Leitungen 9 führen Drucköl nach dem Schieber 8, und die Leitung 10 führt Drucköl zu und von dem Zylinder 11 eines zur Steuerung des Einlaßventils 12 der Turbine dienenden Servomotors. An eine mechanische Rückstelleitung zwischen dem Ventilkörper 12 und dem äußeren Schieber 8 ist eine an sich bekannte Drehzahlverstellvorrichtung 13 angeschlossen. The shaft of the machine, not shown (z. B. a turbo generator) is indicated at ι. This shaft drives the helical gear 2, which is on a sleeve-shaped, vertically arranged body 3 is wedged on, which is not shown Way is rotatably mounted and carries the · housing 4 of a speed controller at its upper end. The spring-loaded pendulum weights 5 of this controller act on the freely guided by the sleeve 3 Spindle 6 of an (inner) regulator slide 7, which is thus both rotatable and displaceable. the slide 7 acts with an outer slide S which is arranged to be longitudinally displaceable but not rotatable together, which cooperates with the pressure oil lines 9 and 10 on the other side. the Lines 9 lead pressurized oil to the slide 8, and line 10 leads pressurized oil to and from the Cylinder 11 of a servomotor used to control the inlet valve 12 of the turbine. To a mechanical return line between the valve body 12 and the outer slide 8 is on known speed adjustment device 13 connected.

Die Pendelgewichte 5 tragen außer der Spindel 6 auch eine in der Verlängerung der letzteren liegende, und zwar im dargestellten Falle aufwärts ragende Spindel 14. Diese Spindel trägt an ihrem oberen Ende einen Anschlag 15 zwecks Zusammenwirkens mit dem oberen Ende einer Feder 16, die auf dem Boden eines Gehäuses 17 ruht und die Zusatzfederbelastung des Reglers darstellt. Zum Zwecke ihres Zusammenwirkens mit dem Anschlag 15 trägt die Feder 16 am oberen Ende eine Scheibe mit einer hohlen Stellschraube 18, durch welche die Spindel 14 frei hindurchgeführt ist. Das Federgehäuse 17 ist in einem feststehenden zylinderförmigen Gehäuse 19 verschiebbar gelagert und trägt außen einen ringförmigen Flansch 20, der die Verschiebung des Gehäuses 17 dadurch begrenzt, daß er in der unteren Grenzlage mit dem Boden des Zylinders 19 und in der oberen Grenzlage mit einem Absatz 21 des Zylinders 19 in Berührung kommt. Auf dem Flansch 20 ruht eine das Gehäuse 17 umschließende Schraubenfeder 22, die sich oben gegen den Deckel des Zylinders 19 stützt. Ein Schieberventil 23 überwacht eine Verbindung zwischen einer zu dem Zylinderratum unter halb des Flansches 20 führenden Öffnung 24 im Zylindermantel 19 auf der einen Seite und einer Druckölzuleitung 25 bzw. einer Auslaßöffnung 26 auf der anderen Seite. Die Zuleitung 25 ist an die Druckleitung 9 über das Ventil 27 angeschlossen. Die Betätigung des Schiebers 23 erfolgt durch einen Elektromagneten 30.In addition to the spindle 6, the pendulum weights 5 also carry one in the extension of the latter lying, and in the case shown upwardly projecting spindle 14. This spindle carries on its upper end a stop 15 for the purpose of interacting with the upper end of a spring 16, the rests on the bottom of a housing 17 and the additional spring load of the controller. For the purpose of interacting with the stop 15, the spring 16 carries a washer at the upper end with a hollow adjusting screw 18 through which the spindle 14 is freely passed. The spring housing 17 is in a fixed cylindrical shape Housing 19 slidably mounted and carries an annular flange 20 on the outside, the the displacement of the housing 17 is limited in that it is in the lower limit position with the Bottom of the cylinder 19 and in the upper limit position with a shoulder 21 of the cylinder 19 in contact comes. A coil spring 22 surrounding the housing 17 rests on the flange 20, which is supported at the top against the cover of the cylinder 19. A slide valve 23 monitors a connection between one to the cylinder rate below half of the flange 20 leading opening 24 in the cylinder jacket 19 on one side and one Pressure oil supply line 25 or an outlet opening 26 on the other side. The lead 25 is to the Pressure line 9 connected via valve 27. The slide 23 is operated by a Electromagnet 30.

Die Zusatzfeder 16 dient dazu, den Drehzahlregler 4, S innerhalb eines bestimmten Dre'hzahlgebietes indifferent zu machen. In Fig. 2 der Zeichnung ist die Kennlinie eines Reglers ohne und mit Zusatzfeder dargestellt. Sie zeigt den Reglerhub (Abszisse) in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl (Ordinate). Ohne Zusatzfeder wirkt der Regler nach der Kurve a-b-c, mit der Zusatzfeder dagegen nach der Kurve a-b-d-e. Zwischen b •und d ist der Regler somit indifferent.The additional spring 16 serves to make the speed controller 4, S indifferent within a certain speed range. In Fig. 2 of the drawing, the characteristic curve of a controller is shown with and without an additional spring. It shows the controller stroke (abscissa) as a function of the machine speed (ordinate). Without an additional spring, the controller acts according to curve abc, whereas with the additional spring it acts according to curve abde. The controller is therefore indifferent between b • and d.

Die Zusatzfeder 16 ist im Gehäuse 17' mit einer Kraft eingespannt, die der zur Bewirkung der Drehzahländerung innerhalb des Indifferenzgebietes b-d erforderlichen Kraft entspricht.The additional spring 16 is clamped in the housing 17 'with a force which corresponds to the force required to bring about the change in speed within the indifference region bd.

Bei einer Steigerung der Umlaufzahl oberhalb des Punktes b der Kurve a-b-c bewirkt deshalb die Feder 16, falls· sie eingeschaltet ist, einen Aufenthalt in der Bewegung der Spindeln 6 und 14, und zwar bis nach Steigerung der Geschwindigkeit zum Punkt d die Federkraft 16 überwunden wird und die Abwärtsbewegung der Spindeln bei noch gesteigerter Geschwindigkeit von Punkt d ab fortsetzen kann. Während der Abwärtsbewegung der Spindeln 6 bewegt sich der innere Schieber 7 nach unten und unterbricht den Ölzutritt zum Zylinder 11. Gleichzeitig öffnet er einen ölausJaß vom Zylinder π durch- den untersten Teil des äußeren Schiebers· 8. Der Kolben im Zylinder 11 bewegt sich jetzt unter der Wirkung seiner Feder nach links und bewirkt seinerseits eine Abwärtsbewegung des Einlaßventils 12, was eine Herabsetzung der Dampfzufuhr an die Turbine zur Folge hat.With an increase in the number of revolutions above point b of curve abc , the spring 16, if it is switched on, stops the movement of the spindles 6 and 14 until the spring force 16 is overcome after the increase in speed to point d and the downward movement of the spindles can continue from point d at an even higher speed. During the downward movement of the spindles 6, the inner slide 7 moves downwards and interrupts the oil access to the cylinder 11. At the same time, it opens an oil outlet from the cylinder π through the lowest part of the outer slide · 8. The piston in the cylinder 11 now moves below the action of its spring to the left and in turn causes a downward movement of the inlet valve 12, which results in a reduction in the steam supply to the turbine.

Während die durch eine zusätzliche Federbelastung dargestellte Indifferenzvorrichtung bei ihrer bisher gebräuchlichen Verwendung ständig eingeschaltet ist, kann sie der Erfindung gemäß je 'nach Wunsch schnell ein- und abgeschaltet werden. Wie schon erwähnt, ist eine schnelle Abschaltung der Indifferenzvorrichtung erforderlich, weil sonst die Turbine, falls sie aus irgendeiner Ursache vom Netz abfällt, eine so hohe Drehzahl, erreichen kann, daß sie abgeschaltet und zum Stillstand gebracht wird.While the indifference device represented by an additional spring load at is constantly switched on for its usual use, it can depending on the invention '' can be switched on and off quickly as required. As already mentioned, this is a quick shutdown the indifference device required, otherwise the turbine, if for any reason dated Network drops, can reach such a high speed that it is switched off and brought to a standstill will.

Mit Hilfe der ernndungsgemäßen Vorrichtung geht die Einschaltung der Indifferenzvorrichtung folgenderweise vor sich.With the help of the device according to the invention the activation of the indifference device takes place as follows.

Es sei angenommen, daß das Ventil 27 offen und das Ventil 29 geschlossen sei. Die Leitung 25 steht dabei unter Druck. Der Schieber 23 wird mit Hilfe des Elektromagneten 30 in die dargestellte Lage eingestellt. Drucköl aus der Leitung 25 fließt jetzt durch die Öffnung 24 in den Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 hinein. Das öl verschiebt den Flansch nebst dem Gehäuse 17 so weit nach oben, bis der Flansch mit dem Absatz 21 in Berührung kommt. In dieser oberen Endlage des Federgehäuses 17 wirkt die Feder 16 mit einem gewissen Druck auf den Anschlag 15 der Spindel 14, so daß die Spindel nicht weiter nach unten gehen kann,' ehe die Drehzahl die dem Punkt d entsprechendeIt is assumed that valve 27 is open and valve 29 is closed. The line 25 is under pressure. The slide 23 is set in the position shown with the aid of the electromagnet 30. Pressurized oil from the line 25 now flows through the opening 24 into the cylinder space below the flange 20. The oil moves the flange together with the housing 17 upwards until the flange comes into contact with the shoulder 21. In this upper end position of the spring housing 17, the spring 16 acts with a certain pressure on the stop 15 of the spindle 14 so that the spindle cannot go any further down before the speed of rotation corresponds to point d

Höhe erreicht hat. Sobald die Geschwindigkeit oberhalb" des Punktes d steigt, wird die Feder 16 zusammengedrückt, und der Regelungsvorgang spielt sich so ab, wie schon beschrieben.
Die Abschaltung der Indifferenzvorrichtung erfolgt ebenfalls mit Hilfe des Elektromagneten 30. Es empfiehlt sich, den Erregerstrom des Elektromagneten durch den Hauptschalter der Maschine derart zu überwachen, daß, falls die Turbine vom Netz abgeschaltet wird, dem Magneten Strom zugeführt wird, so daß er den Schieber 23 hebt und zweckmäßig in gehobener Lage verriegelt. Hierdurch wird die Zufuhr von Drucköl durch die Leitung 25 unterbrochen und die Öffnung 24 gleichzeitig mit der Auslaßöffnung 26 in Verbindung gesetzt. Das öl im Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 fließt da ab, so daß die Feder 22 imstande gesetzt wird, das Federgehäuse 17 abwärts zu drücken. Hierdurch wird die Stellschraube 18 außer Berührung mit dem Anschlag 15 gebracht und die Feder ausgeschaltet. Die Regelung erfolgt danach entsprechend der Kurve a-b-c, d. h. ohne Indifferenzgebiet.Has reached height. As soon as the speed rises above "point d , the spring 16 is compressed and the control process takes place as already described.
The disconnection of the indifference device is also done with the help of the electromagnet 30. It is advisable to monitor the excitation current of the electromagnet through the main switch of the machine in such a way that, if the turbine is switched off from the mains, current is supplied to the magnet so that it drives the slide 23 lifts and appropriately locked in a raised position. As a result, the supply of pressurized oil through the line 25 is interrupted and the opening 24 is connected to the outlet opening 26 at the same time. The oil in the cylinder space below the flange 20 flows off there, so that the spring 22 is able to press the spring housing 17 downwards. As a result, the adjusting screw 18 is brought out of contact with the stop 15 and the spring is switched off. The control then takes place according to curve abc, ie without an indifference area.

Das Ein- und Ausschalten der Indifferenzvorrichtung kann aber, wenn erwünscht, auch von Hand bewirkt werden, und zwar durch Betätigung der Ventile 27 und 29. In diesem Falle ist sowohl der Schieber 23 als auch der Magnet 30 entbehrlich, ebenso wie die Auslaßöffnung 26. Durch Öffnung des Ventils 27, während das Ventil 29 geschlossen ist, wird Drucköl dem Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 zugeführt, so daß das Federgehäuse sich nach oben bewegt. Wenn man dagegen das Ventil 27 schließt und das Ventil 29 öffnet, dann fließt das Öl aus dem Zylinderraum unterhalb des Flansches 20 durch die Ableitung 28 ab, und die Feder 22 drückt das Federgehäuse nach unten.The switching on and off of the indifference device can, if desired, also from Hand operated by actuating valves 27 and 29. In this case, both the slide 23 and the magnet 30 are dispensable, as is the outlet opening 26. By opening of the valve 27, while the valve 29 is closed, pressure oil is supplied to the cylinder space below the Flange 20 supplied so that the spring housing moves upwards. If, on the other hand, that Valve 27 closes and valve 29 opens, then the oil flows out of the cylinder space below the Flange 20 through the discharge line 28, and the spring 22 presses the spring housing downwards.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: ι. Geschwindigkeits-Regeliungsvorrichtung für Dampf- oder Gasturbine mit elektrischem Stromerzeuger, bestehend aus einem Drehzahlregler mit zuschaltbarer Indifferenzvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Indifferenzvorrichtung in Gestalt einer an sich bekannten Zusatzfeder (16) in einem verschiebbaren Gehäuse (17) angebracht ist, das sich in einem feststehenden Zylinder (19) kolbenartig bewegen kann, und daß das verschiebbare Gehäuse (17) mit einem ringförmigen äußeren Flansch (20) versehen ist, der im feststehenden Zylinder (19) innerhalb gewisser Grenzen in der Einschaltrichtung durch 'hydraulischen Druck und in der Ausschakriohtung durch Federdruck bewegbar ist.ι. Speed control device for Steam or gas turbine with an electric power generator, consisting of a speed controller with switchable indifference device, characterized in that the indifference device in the form of an additional spring (16) known per se in a displaceable housing (17) is attached, which move like a piston in a stationary cylinder (19) can, and that the sliding housing (17) with an annular outer Flange (20) is provided in the fixed cylinder (19) within certain limits the switch-on direction by 'hydraulic pressure and in the disengagement Spring pressure is movable. 2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung und Abführung des hydraulischen Druckmittels nach bzw. aus dem feststellenden Zylinder (19) durch ein elektromagnetisch bewegtes Ventil (23) gesteuert wird.2. Control device according to claim 1, characterized in that the feed and discharge of the hydraulic pressure medium to or from the locking cylinder (19) is controlled by an electromagnetically operated valve (23). 3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Abführung des hydraulischen Druckmittels nach bzw. aus dem feststehenden Zylinder (19) mittels Ventile (27, 29) von Hand gesteuert werden kann.3. Control device according to claim 1 and 2, characterized in that the supply and discharge of the hydraulic pressure medium manually controlled to or from the stationary cylinder (19) by means of valves (27, 29) can be. Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 705 173.Referred publications:
German patent specification No. 705 173. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings »509525 7.53»509525 7.53